Het is gebruikelijk om de hersenen op te vatten als een orgaan dat is ontworpen om te reageren op prikkels uit de buitenwereld. Een zwaar boek valt van een tafel naast je, en je hersenen stellen je in staat om de impact te zien, te horen en te voelen. Als je echter naar een gedempte video kijkt van een boek dat van een tafel valt, kunnen je hersenen nog steeds een versie van deze sensaties genereren – waardoor je springt bij de illusoire klap van het boek dat de grond raakt, ook al zijn de signalen die we normaal als geluid of trilling zouden verwerken afwezig.
Dit komt omdat onze hersenen niet zijn geëvolueerd om te reageren op de wereld om ons heen, maar eerder om te voorspellen wat er daarna met ons gaat gebeuren, legt APS-voorzitter Lisa Feldman Barrett van de Northeastern University uit.
“Hersenen zijn niet geëvolueerd voor rationaliteit,” zei Barrett. “Ze zijn niet geëvolueerd om te kunnen denken of om de wereld accuraat waar te nemen. Ze zijn zelfs niet geëvolueerd om te kunnen zien, horen of voelen. Hersenen zijn geëvolueerd om een lichaam te reguleren, zodat het zich efficiënt door de wereld kan bewegen.”
De kerntaak van een brein dat in dienst van het lichaam werkt, is allostase: het reguleren van de interne systemen van het lichaam door te anticiperen op behoeften en zich voor te bereiden om daaraan te voldoen voordat ze zich voordoen. Interoceptie – de weergave door je hersenen van sensaties van je eigen lichaam – is het zintuiglijke gevolg van deze activiteit, zegt Barrett, en staat centraal in alles, van denken, tot emotie, tot besluitvorming en ons zelfgevoel.
“Je lichaam maakt deel uit van je geest, niet op een of andere wazige mystieke manier, maar op een zeer reële biologische manier,” zei ze tijdens een Integrative Science Symposium op de 2019 International Convention of Psychological Science (ICPS) in Parijs. “Dit betekent dat er een stukje van je lichaam zit in elk concept dat je maakt, zelfs in toestanden die we als koude cognitie beschouwen.”
Om allostase te behouden, vervolgde Barrett, moeten de hersenen voortdurend concepten construeren die het lichaam leiden door restjes zintuiglijke input te integreren met herinneringen aan soortgelijke ervaringen uit het verleden. Het creëren van dit interne model van je lichaam in de wereld stelt de hersenen in staat om de oorzaken af te leiden van de zintuiglijke gegevens die het ontvangt via het netvlies en andere zintuiglijke organen.
“Dit voorspellende proces is de manier waarop je hersenen door de wereld navigeren, je acties leiden en je ervaringen construeren,” zei ze.
Barrett’s werk met functionele MRI (fMRI) heeft ook licht geworpen op de rol van het default mode-netwerk van de hersenen, dat helpt bij het initiëren van voorspellingssignalen, en het salience-netwerk, dat helpt bij het bepalen welke onverwachte zintuiggegevens belangrijk zijn om op een bepaald moment te leren. Barrett’s onderzoek toont aan dat beide netwerken, in overleg werkend, bijdragen aan allostasis en zijn interoceptieve gevolgen.
Ironisch, merkt Barrett op, kunnen deze regio’s limbische cortex, ooit bespot als reactief emotioneel “innerlijk beest van de hersenen,” nauw verbonden zijn met de anticiperende processen die onze perceptie van de wereld construeren.
(Mis)voorspellende processen
Het handhaven van de allostase lijkt veel op het beheren van een budget voor het lichaam, waarin glucose, water, zout, en andere biologische verbindingen de valuta vormen, zegt Barrett; zoals met elk budget, is het mogelijk om een metabolisch tekort op te lopen. Wanneer dit gebeurt, zullen de hersenen minder uitgeven aan twee “dure” dingen: het lichaam bewegen en nieuwe informatie leren. Dit kan resulteren in vermoeidheid, verwarring en anhedonia en, op de lange termijn, depressie.
Allostatische ontregeling is slechts een van de vele factoren die bijdragen aan depressie, merkt Barrett op. Het waarderen van de fysieke basis van symptomen kan nuttig zijn voor mensen die lijden aan de stoornis, die vaak het gevoel hebben dat ze hun negatieve gedachten en gevoelens niet kunnen beheersen.
“Soms voel je je ellendig om een puur fysieke reden,” zei ze. “Het zijn niet de gedachten die de gevoelens sturen, maar de gevoelens die de gedachten sturen.”
Verschillen in de voorspellende processen die worden ondersteund door interoceptie kunnen ook bijdragen aan psychopathologie, zegt Martin Paulus van de Universiteit van Californië, San Diego. Gezonde mensen, legt hij uit, hebben een reeks verwachtingen over de toestand van de wereld die ze bijwerken door nieuw bewijsmateriaal te observeren en te evalueren ten opzichte van ervaringen uit het verleden.
Een fietser, bijvoorbeeld, kan een lopend model hebben van waar hij op de weg kan fietsen dat is gebaseerd op hoe dicht auto’s over het algemeen bij de stoeprand komen, die hij voortdurend zou bijwerken op basis van de geluiden van naderende auto’s en de afstand waarop hij de voertuigen hem ziet passeren.
“Het is niet zo dat perceptie een passief proces is,” zei Paulus. “Waarneming is een actief proces, gebaseerd op wat je eerdere ervaringen zijn.”
Dit proces kan echter verkeerd gaan. Een gezond individu zou een toename van de hartslag bij aankomst op een feestje kunnen waarnemen als een indicator van opwinding, schreven Paulus en Murray Stein (University of California, San Diego) in Brain Structure & Function; iemand met angst kan datzelfde interoceptieve signaal echter interpreteren als het voorspellen van naderend gevaar.
Paulus, Stein, en collega Justin Feinstein (University of Tulsa) onderzochten verder de basis van deze interoceptieve voorspellingsschema’s in Biological Psychiatry door middel van een fMRI-studie van 26 deelnemers, van wie de helft een hoge trait anxiety had. De bevindingen toonden aan dat deelnemers in de twee groepen even goed presteerden in een reeks taken waarbij ze moesten kiezen tussen twee opties. Zelfs wanneer er weinig kans was om verkeerd te kiezen, vertoonden zeer angstige individuen echter significant meer activiteit in het voorste cingulate, een gebied van de hersenen dat betrokken is bij het onderscheid tussen voorspellende en niet-voorspellende signalen.
Dit suggereert dat individuen die gevoelig zijn voor angst mogelijk meer verwerkingsmiddelen moeten besteden aan besluitvorming om gewone fluctuaties in hun fysiologische toestand te onderscheiden van signalen die potentiële schade voorspellen, schreef Paulus.
Individuen die dit soort interoceptief falen ervaren, waaronder mensen met depressie, legde hij uit, zullen niet overschakelen naar een meer adaptieve overtuiging over de toestand van de wereld, zelfs in het gezicht van bewijs dat hun huidige begrip onjuist is.
“Je kunt deze persoon vaak bewijs voorleggen dat de angst echt irrationeel is of geen basis heeft, en toch is er een sterke weerstand tegen het leren van die nieuwe informatie,” zei hij.
Context rigiditeit, aan de andere kant, kan ertoe leiden dat individuen hun ervaringen uit het verleden op ongepaste wijze toepassen op hun begrip van een niet-gerelateerde situatie – bijvoorbeeld als een wandelaar die een aanvaring had met een beer op het pad beren om elke hoek begon te verwachten op hun dagelijkse woon-werkverkeer.
Interoceptieve signalen kunnen ons ook op een dwaalspoor brengen wanneer de signalen van ons lichaam in strijd zijn met ons beste belang, interfereren met onze intuïtieve besluitvormingsvaardigheden. Om dit effect te onderzoeken, volgden Barnaby D. Dunn (Medical Research Council Cognition and Brain Sciences Unit, Verenigd Koninkrijk) en collega’s de hartslag van 92 deelnemers terwijl ze de Iowa goktaak voltooiden. Bij deze intuïtieve denktaak moeten mensen vaststellen dat twee van de vier kaartspellen meestal winstgevende kaarten bevatten, terwijl de andere twee meer kans hebben om hun eindscore te verminderen. Na het voltooien van deze taak, telden de deelnemers hun hartslagen over verschillende tijdsintervallen, die de onderzoekers vergeleken met werkelijke elektrocardiografische (EKG) metingen van de hartslag van de deelnemers.
Over het geheel genomen, schreven de onderzoekers in Psychological Science, waren deelnemers met meer accurate interoceptie meer geneigd om beslissingen te nemen die in lijn waren met hun hartactiviteit – dat wil zeggen, om een kaartspel te kiezen in reactie op een toename van de hartslag. Als hun hartslag echter steeg in afwachting van het kiezen van de verkeerde decks, zou dit ertoe kunnen leiden dat individuen slechter scoren dan degenen die minder besef hadden van de activiteit van hun lichaam.
Paulus’s lopende longitudinale Tulsa 1000-studie is gericht op het identificeren van hoe dit soort voorspellende faalwijzen bijdragen aan verschillende psychopathologieën met betrekking tot middelengebruik en eetgedrag. Een aspect van de studie zet cardiale interoceptie centraal, waarbij deelnemers worden belast met het tellen van hun hartslagen om hun bewustzijn van hun eigen lichaam te beoordelen.
“Wat ik zou willen doen, is zien of we, in letterlijke zin, het EKG van de psychiater kunnen bouwen,” zei Paulus.
Naast het ondersteunen van nauwkeuriger diagnoses, zou dit behandelaars in staat kunnen stellen om te communiceren hoe mislukkingen in de voorspellende processen die putten uit interoceptie kunnen bijdragen aan psychopathologie op een individuele basis, concludeerde hij.
Luister naar je hart
Bij gebrek aan input van de buitenwereld, kunnen de hersenen hun eigen spontane activiteit genereren, maar het is ook mogelijk dat dergelijke activiteit de hersenen weerspiegelt die viscerale input van onze interne organen verwerken, zei Catherine Tallon-Baudry, die cognitieve neurowetenschappen bestudeert aan de École Normale Supérieure in Frankrijk. Het hart en het maag-darmkanaal genereren hun eigen elektrische activiteit (hierdoor kan een donorhart dat in een koelcel wordt bewaard, zelfstandig blijven kloppen) en tijdens de foetale ontwikkeling beginnen deze organen samen te trekken voordat de hersenen volledig actief zijn. Dit suggereert dat de hersenen zich ontwikkelen in reactie op deze organen.
“We zijn geneigd te denken dat de hersenen boven op de piramide zitten, en het lichaam in het algemeen controleren – eigenlijk is het waarschijnlijk andersom,” zei Tallon-Baudry.
Een aanwijzing hiervoor is de manier waarop informatie van en naar de hersenen wordt doorgegeven via de zintuiglijke paden van het lichaam: 80% van de vezels in de nervus vagus stijgen op van organen zoals de maag en het hart naar de hersenen, terwijl slechts 20% in omgekeerde richting daalt.
Dit zintuiglijke samenspel kan over meer gaan dan alleen allostatische regulatie, echter – Tallon-Baudry’s onderzoek suggereert dat het ook het eerste-persoonsperspectief kan ondersteunen, een fundamentele bouwsteen voor ons gevoel van zelf.
Om bewust te zijn, moet je een onderwerp van bewustzijn hebben, legt ze uit, en interoceptie van signalen van onze organen kan onze hersenen helpen binnenkomende informatie te verenigen – inclusief zicht, lichaamsplaatsing en cognitieve categorieën – in een enkelvoudig gezichtspunt.
Discussies over bewustzijn kunnen zich gemakkelijk op filosofisch terrein begeven, zei Tallon-Baudry, maar haar werk richt zich voornamelijk op de mechanische aspecten van dit fenomeen.
“We weten dat er veel onbewuste informatieverwerking in de hersenen is, dus het hebben van een eerste-persoonsperspectief is niet noodzakelijkerwijs een standaardmodus. We hebben een mechanisme nodig om dit te verklaren,” zei ze.
In een Journal of Neuroscience-studie waarin het verband tussen het hart en het eerste-persoonsperspectief wordt onderzocht, hebben Tallon-Baudry en collega’s Mariana Babo-Rebelo en Craig G. Richter (École Normale Supérieure) volgden de hart- en hersenactiviteit van 16 personen met behulp van magnetoencefalografie (MEG) terwijl hun gedachten afdwaalden. De deelnemers werden periodiek onderbroken door een visuele stimulus, waarna ze de inhoud van hun gedachten rapporteerden. Tijdens gedachten waarvan de deelnemers later meldden dat ze over zichzelf gingen, vertoonden de individuen een grotere neurale respons op hun eigen hartslag in het standaard modus netwerk dan tijdens gedachten over iemand of iets anders.
“Hoe de hersenen reageren op hartslagen maakt onderscheid tussen zelf en ander,” zei Tallon-Baudry.
Een toepassing van deze en andere bevindingen met betrekking tot viscerale inputs, merkte ze op, is om te helpen bij de moeilijke taak van het beoordelen van patiënten in een niet-reagerende toestand, zoals diegenen die uit coma komen. Het monitoren van de reactie van de hersenen op de hartslag kan voorbijgaande tekenen van bewustzijn bij deze patiënten onthullen, legde Tallon-Baudry uit, wat ernstige gevolgen kan hebben voor beslissingen aan het einde van het leven.
Voelen Is Zien Is Geloven
Interoceptie van input van ons hart kan ook onze visuele percepties beïnvloeden, zei APS Fellow Manos Tsakiris (Royal Holloway University of London, Verenigd Koninkrijk) – of wat we zien er nu is of niet.
Foutieve voorspellende codering kan bijdragen aan een reeks verschijnselen, merkt hij op. In de Verenigde Staten hebben zwarte mensen bijvoorbeeld meer dan twee keer zoveel kans als blanken om ongewapend te worden gedood tijdens ontmoetingen met de politie, die soms meldt dat ze objecten zoals telefoons verkeerd identificeren als geweren en andere wapens.
Deze raciale vooringenomenheid is ook aangetoond in het lab, waar blanke deelnemers die zich bezighouden met wapenidentificatie en first-person shooter-taken meer kans hebben om te melden dat ze een pistool zien of hun digitale wapen afvuren in reactie op beelden van zwarte individuen.
In een vergelijkbare Nature Communications-studie met 30 blanke deelnemers, volgden Tsakiris en collega’s de hartcycli van individuen met behulp van EKG tijdens een wapenidentificatietaak. De onderzoekers ontdekten dat individuen meer geneigd waren om een niet-bedreigend object als een wapen te identificeren wanneer het een beeld van een zwart individu volgde dat werd gepresenteerd tijdens cardiale systole, wanneer bloed uit het hart wordt gestoten, dan tijdens cardiale diastole, of tussen hartslagen.
Dit suggereert dat voortdurende hartactiviteit – en cardiale systole in het bijzonder, waarvan wordt gedacht dat het de perceptie van angstopwekkende stimuli versterkt – de expressie van bias kan beïnvloeden, Tsakiris en collega’s Ruben T. Azevedo (Universiteit van Kent, Verenigd Koninkrijk), Sarah N. Garfinkel (Universiteit van Sussex, Verenigd Koninkrijk), en Hugo D. Critchley (Brighton and Sussex Medical School) schreven.
“In plaats van te zeggen dat zien geloven is, zouden we meer moeten denken aan geloven is zien,” zei Tsakiris. “Het soort eerdere overtuigingen en ervaringen die je hebt, domineren de waarneming.”
De reactie van ons lichaam op beelden kan ook vorm geven aan de manier waarop we onze sociopolitieke wereld zien, wat het soms moeilijk kan maken om feit van fictie te scheiden, zegt hij. In zijn lopende onderzoek heeft hij ontdekt dat de hartversnelling als reactie op fotojournalistieke beelden van menselijk lijden samenhangt met het oordeel dat het beeld echt is, in plaats van geënsceneerd of bewerkt. Mensen die moeite hebben hun eigen emoties te labelen, zullen dergelijke beelden eerder als nep afdoen.
Een factor die in deze studies geen rol lijkt te spelen, merkt Tsakiris op, is politieke oriëntatie: Zowel conservatieven als liberalen bleken opwinding te gebruiken als een index van echtheid, hoewel het verband tussen opwinding en waargenomen echtheid sterker was bij oudere deelnemers.
“Beelden, van schilderijen tot iconen en fotojournalistiek, zijn altijd zeer krachtige culturele middelen geweest die vorm geven aan de cultuur en de manier waarop we sociale en politieke gebeurtenissen ervaren, vooral wanneer deze op afstand plaatsvinden,” zei Tsakiris.
Deze beelden worden vaak gezien als “waarheidsgetrouwe getuigen van de werkelijkheid,” vervolgde hij, maar tegelijkertijd weerspiegelen ze onze overtuigingen. Het is deze illusie van echtheid, ondersteund door de interoceptieve eigenschappen die onze realiteiten construeren, die deze en andere waarnemingen zo krachtig kunnen maken.
Referenties en verder lezen
Azevedo, R. T., Garfinkel, S. N., Critchley, H. D., & Tsakiris, M. (2017). Cardiale afferente activiteit moduleert de expressie van raciale stereotypen. Nature Communications, 8(1), Artikel 13854. https://doi.org/10.1038/ncomms13854
Babo-Rebelo, M., Richter, C. G., & Tallon-Baudry, C. (2016). Neurale responsen op hartslagen in het default netwerk coderen het zelf in spontane gedachten. The Journal of Neuroscience, 36, 7829-7840.
https://doi.org/10.1523/jneurosci.0262-16.2016
Dunn, B. D., Galton, H. C., Morgan, R., Evans, D., Oliver, C., Meyer, M., … Dalgleish, T. (2010). Luisteren naar je hart: How interoception shapes emotion experience and intuitive decision making. Psychological Science, 21, 1835-1844. https://doi.org/10.1177/0956797610389191
Kleckner, I. R., Zhang, J., Touroutoglou, A., Chanes, L., Xia, C., Simmons, W. K., … Feldman Barrett, L. (2017). Bewijs voor een grootschalig hersensysteem dat allostase en interoceptie ondersteunt bij de mens. Nature Human Behavior, 1, Artikel 0069. https://doi.org/10.1101/098970
Paulus, M. P., Feinstein, J. S., Simmons, A., & Stein, M. B. (2004). Anterior cingulate activation in high trait anxious subjects is related to altered error processing during decision making. Biological Psychiatry, 55, 1179-1187.
https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2004.02.023
Paulus, M. P., & Stein, M. B. (2010). Interoceptie bij angst en depressie. Brain Structure & Function, 214(5-6), 451-463. https://doi.org/10.1007/s00429-010-0258-9